GPR-CCL21
调控体液免疫应答的两性差异
赵若竹，祁海(清华大学医学院)摘要
体液免疫应答具有明显的两性差异。通常女性产生的针对外来病原体或者自身抗原的抗体水平相比男性更高，因此女性比男性更容易清除病原体的感染，但女性也比男性更容易患自身免疫疾病。长效且高亲和力的体液免疫应答依赖由B细胞形成的生发中心(germinalcenter,GC)反应，然而B细胞形成GC的能力是否存在两性差异从而直接导致体液免疫应答的两性差异尚不清楚。本研究提出了一套在分子和细胞水平上解释体液免疫应答两性差异的新机制，即雄激素可以增强B细胞表达的GPR在接收到CCL21信号后与Gαi蛋白的结合水平，由此促进雄性B细胞更多地迁移在滤泡外周，而不能更多地迁移至滤泡中心形成GC及抗体应答，从而直接介导体液免疫应答的两性差异。本文为解决在增强保护性疫苗抗体应答水平以及治疗自身免疫疾病时遇到的B细胞介导的两性差异问题提供了新的见解。关键词
GPR；体液免疫应答；B细胞迁移；生发中心；雄激素1.免疫相关疾病易感性与疫苗应答的两性差异男性和女性的免疫相关疾病易感性以及疫苗应答存在显著的差异，而其中一部分原因来自于性别的影响。性别会同时影响免疫系统对自身抗原(例如隐蔽抗原、改变修饰的自身抗原和交叉抗原)和外来抗原(例如来自真菌、病毒、细菌、寄生虫和过敏原的抗原)的反应。一般来说，成年女性比男性拥有更强的先天和获得性免疫反应。这使得女性比男性能更快地清除病原体以及产生更强的疫苗效力，但同时也增加了她们对自身免疫疾病的易感性。自身免疫疾病是一类由于免疫系统攻击自身体内正常细胞(甚至是细胞内的各种正常组成部分)产生的不正常的过度炎症反应或者组织伤害而最终影响机体健康的疾病。它主要包括81种慢性疾病，在世界范围内人群的总发病率约为5%，在男性群体中的发病率约为3%，而在女性群体中的发病率约为7.1%[1]。最新一项美国-年22种常见自身免疫疾病的临床性别分布汇编统计显示：最显著的女性/男性发病率比是干燥综合征(约9.5:1)、系统性红斑狼疮(约7:1)、硬皮症(约5:1)和原发性胆汁性肝硬化(约4.5:1)；其次是类风湿性关节炎(约2.5:1)、多发性硬化症(约2.5:1)、乳糜泻(约2:1)、自身免疫性甲状旁腺功能减退(约2:1)和多肌炎/皮肌炎(约2:1)这些疾病；较弱的女性偏向的是斑秃(约1.5:1)、自身免疫性中性粒细胞减少(约1.5:1)、爱迪生氏病(约1.5:1)和免疫性血小板减少性紫癜(约1.5:1)。在这22种常见的自身免疫疾病中，有3种不仅发病率高而且女性偏向明显：系统性红斑狼疮、类风湿性关节炎和多发性硬化症[2]。传染性疾病的感染是由一些特异的病原体(包括病毒、细菌、真菌或者寄生虫等)入侵机体并且突破机体的防御功能后通过生长与繁殖引起机体生理和病理相关的变化。据统计，传染性疾病的易感性和死亡率也有明显的两性差异[3]。根据粗略的发病率数据显示：青春期后的男性明显地更容易感染细螺旋体病、皮肤利什曼病和瘤型麻风(男性：女性发病率比值2)；在内脏利什曼病、血吸虫病、肺结核、流行性脑脊髓膜炎和甲型肝炎上的发病率也有细微差异(男性：女性发病率比值1)；而结核样型麻风、伤寒症和重症登革热的发病率没有明确的性别差异(男性：女性发病率比值≈1)。通常儿童或成年人在接种卡介苗、麻疹、腮腺炎和风疹疫苗和流感疫苗等后，女性所产生的保护性抗体反应高于同等年龄段男性[4,5]。全球引发季节性流感的流感病毒以四种类型为主：A型H1系和H3系以及B型Victoria系和Yamagata系。通常三价流感疫苗组份为：H1系类似株、H3系类似株以及Victoria系类似株。一项由美国开展的18~49岁人群以及50~64岁人群接种三价流感疫苗后血清中针对H1N1、H3N2以及B型Victoria系类似株的特异性抗体的结果显示：在接受全剂量疫苗接种后，18~49岁女性分别针对H1N1、H3N2以及B型Victoria系类似株的抗体效价为同龄男性相应抗体效价的1.3倍、1.6倍以及1.5倍，50~64岁女性分别针对H1N1、H3N2以及B型Victoria系类似株的抗体效价为同龄男性相应抗体效价的1.5倍；在接受半剂量疫苗接种后，18~49岁女性分别针对H1N1、H3N2以及B型Victoria系类似株的抗体效价为同龄男性相应抗体效价的1.3倍、1.7倍以及1.3倍，50~64岁女性分别针对H1N1、H3N2以及B型Victoria系类似株的抗体效价为同龄男性相应抗体效价的1.3倍、1.3倍以及1.1倍[6]。这也说明，接种半剂量流感疫苗的女性与接种全剂量流感疫苗的男性可以获得相同的抗体效价。综上所述，自身免疫疾病易感性、传染病易感性以及保护性疫苗抗体应答均存在明显的两性差异。2体液免疫反应的两性差异自身免疫疾病由自身抗体引发导致组织器官损伤。传染病的病原体疾病由机体产生的针对外来病原体的特异性抗体清除。保护型疫苗的效力主要依赖于机体产生的针对疫苗主要成分的特异性抗体。机体产生抗体依赖于体液免疫反应，因此自身免疫性疾病易感性、传染性疾病易感性以及疫苗应答的两性差异暗示体液免疫反应也存在明显的两性差异。生发中心(germinalcenter,GC)是在次级淋巴器官中B细胞对T细胞依赖的抗原反应而形成的一种短暂结构。淋巴结结构以滤泡区和T细胞区为主要特征：滤泡区主要由IgM+IgD+初始B细胞组成，并由滤泡间区分隔；T细胞区主要由CD3+CD4+和CD3+CD8+初始T细胞组成，与这些滤泡区相接。生发中心形成于这些滤泡区域的中心，其中包含一个滤泡树突状细胞(folliculardendriticcell,FDC)网络。当接受抗原刺激后，抗原特异的B细胞和T细胞在滤泡和T细胞边缘区域增殖并相互作用[7]。这时一部分T细胞便开始上调B细胞淋巴瘤-6(B-celllymphoma6,BCL-6)的表达，在第2天大部分T细胞已获得Tfh细胞表型[表达趋化因子受体CXCR5(C-X-Cmotifchemokinereceptor5)、程序性细胞死亡蛋白1(programmedcelldeathprotein1,PD1)和激活标记(GL-7)[8]。.到第3天，这些早期的Tfh细胞从滤泡外迁移到滤泡区域来辅助B细胞形成生发中心[9-10]。在与T细胞互作后，一部分B细胞分化为短寿命的浆细胞，分泌对入侵的病原体亲和力较低的抗体[11]；倾向于进入GC通路的B细胞在第2天才开始上调BCL-6的表达[12-13]，在第四天开始有GC前体B细胞迁移到滤泡中心形成早期GC。这些结果总体上表明，抗原特异性B细胞和T细胞完成早期分化并快速参与到GC反应中主要是通过上调BCL-6的表达来实现的。早期GC建立后会在滤泡中心区域形成一个微环境，此时B细胞生长并分化为B细胞母细胞。B细胞母细胞会迅速分裂并开始填充滤泡中心的FDC网络[14]。在第5~6天的时候，由于B细胞的快速增殖，GC的大小也在快速增长。持续到第7天的时候，GC已经完全建立，并且分化成两个微环境：暗区和亮区。暗区以其组织学外观命名，由密集排列的细胞组成；这些细胞在表达CXCL12(C-X-Cmotifchemokineligand12)的网状细胞网络中增殖，其在形态学上类似于亮区的FDC。亮区要比暗区细胞的分布稀疏很多；其特征是存在多种细胞类型，包括GCB细胞、Tfh细胞、FDC和巨噬细胞。GC的暗区和亮区由趋化因子受体CXCR4不同的表达量来组织[15]。暗区B细胞可被识别为CXCR4hiCD83lowCD86low细胞，亮区B细胞可被识别为CXCR4lowCD83hiCD86hi细胞。GCB细胞在暗区快速增殖，并通过体细胞高频突变(somatichypermutation,SHM)进一步使重组的IgV基因多样化；进入亮区后，表达高亲和力抗原受体的GCB细胞可以被Tfh细胞筛选出来。两个区域之间的循环促进了几轮迭代的突变和选择，因此GC暗区和亮区的极化对GC的优化性能至关重要。SHM的空间分离和对高亲和力GCB细胞的选择是有效的一轮亲和力成熟所必需的。如果没有这种极化，可能会发生不合适或过早的选择。Tfh细胞在筛选携带针对抗原的高亲和力受体的B细胞的过程中起主导作用。GCB细胞通过BCR(Bcellreceptor)捕获抗原，并将处理后的抗原通过MHC(majorhisto